胡家庄水库工程施工导流方案设计

刘亚平

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

胡家庄水库工程施工导流方案设计

刘亚平

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

胡家庄水库为中部引黄工程保德县的调蓄水库，具有调节工业供水量、防洪灌溉等效益。本文就导流方案中导流方式的比选、导流围堰设计、大坝临时渡汛断面确定等方面进行了论述，确定了采用全断面围堰枯水期导流方案为施工导流设计方案。

施工导流；围堰；临时渡汛；胡家庄水库

1 工程概况

保德县胡家庄水库位于朱家川河的一级支流泥彩河的支沟冯子沟内，枢纽工程由大坝、左岸放空洞、供水管道和上坝道路4部分组成，为中部引黄工程调蓄水库。大坝为碾压均质土坝，坝顶高程1 124.82 m，坝长308.0 m，坝顶宽度8.0 m，最大坝高56.82 m，坝底最大宽度270.0 m。

水库总库容545.0万m3，属小（一）型水库，工程等别为Ⅳ等，枢纽建筑物中大坝、放空洞、供水管为4级建筑物，临时建筑物为5级。水库工程任务是调节引黄水，向保德县桥头镇工业园区、尧圪台乡工业园区和杨家湾镇工业园区供水，工业总引水量为2 703.1万m3。

主要工程量，土方开挖445.44万m3，土方洞挖0.52万m3，土方回填125.22万m3，干砌石护坡2.29万m3，堆石棱体4.28万m3，砂砾石垫层、粗砂反滤、碎石反滤及垫层9.20万m3，浆砌石1 041 m3，混凝土4 258 m3，钢筋制安205 t，素土挤密桩7.34万m3。

施工条件和特点：坝址对外交通较方便，施工供水，供电条件较好；坝址区筑坝材料储量较丰富；气候较寒冷，不利于全年施工。枢纽工程布置集中，施工易于统一管理和协调，施工时需要合理安排进度，避免各工程项目之间的干扰。

2 导流标准及设施

根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL 303-2004）的规定，胡家庄水库导流建筑物级别为Ⅴ级，导流建筑设计洪水标准为5～10年洪水重现期，考虑到失事后后果不严重，故取下限值，按洪水重现期5年标准设计。施工时当坝体筑高到超过围堰堰顶高程时，其临时渡汛洪水标准，在导流泄水建筑物没有封堵的情况下，采用20年洪水重现期标准。

水库左岸布置放空洞。放空洞由引洞段、进水塔段、放水洞段、出口消能段组成。引洞为有压洞，断面为圆形，直径2.0 m，进口底高程1 085.0 m；放水洞进口设工作闸门、事故检修闸门各一扇及配套的启闭设备，出口采用底流消能。

供水管道结合放空洞及进水塔进行布置，由压力钢管段和出口控制阀井组成。钢管进口布置在进水塔塔内，利用进水塔检修闸门进行钢管段及出口阀井的检修维护，钢管穿过进水塔塔壁后水平向下游侧至塔身外边缘，后竖直向下至放水洞底板下侧，沿放空洞底板下埋设，全长190.0 m，管道直径1.2 m，设计供水流量1.38 m3/s。

上坝公路布置于大坝右岸之间相对平缓的位置，上坝道路最大纵坡为20%，路面为沥青混凝土路面，净宽8.0 m，长约250 m。

3 导流方式

坝址处河谷底宽50～80 m，大坝为均质土坝，具有全断面导流及分期导流的条件。从围堰工程量、临时工程投资及大坝施工难易程度等方面，对全断面围堰全年导流，全断面围堰枯水期导流和分期围堰法3种导流方式进行比选。

全断面全年围堰法。上、下游围堰采用全年土围堰挡水，放空洞泄流。大坝上游为两条支沟汇入，围堰需在两支沟上修筑，右岸支沟没有泄水通道，需要将右岸支沟内洪水引入左岸支沟内。当洪水标准采用5年洪水重现期时，经计算右岸支沟需要埋设DN2000管道引流洪水，根据地形情况，右岸支沟围堰高7.7m，左岸支沟围堰高4.6 m。此方案优点是坝体施工不受汛期影响，坝体土方填筑施工强度均衡；缺点是施工导流工程量较大，造价高，围堰施工工期较长。

分期围堰法。主河床位于坝址中部，修建左岸坝段时在右岸河床需挖引渠，坝址处河床较窄，分期后需建纵向围堰及Ⅱ期围堰，围堰工程量大，工作面窄，施工强度低，施工时存在一二期坝体结合处理，施工较复杂。

全断面枯水期围堰法。枯水期由上、下游围堰挡水，放空洞泄洪；汛期利用填筑到拦洪高程的坝体挡水，放空洞泄洪。此方案优点是围堰低，当洪水标准采用5年非汛期洪水重现期时，右岸支沟埋设DN 800的管道，右岸支沟围堰高6.5 m，左岸支沟围堰高1.3 m，左岸围堰可以利用坝脚附近的淤地坝。导流工程量较小，造价相对较低，坝体填筑整体性好；根据调洪计算结果，拦洪坝高较低，汛前坝体填筑强度不大，完全可以达到。

通过以上比较可看出，全断面围堰枯水期导流方案枯水期利用已建成的供水放空洞泄洪，上游围堰高度较低，汛期坝体临时断面拦洪渡汛，这样既保证大坝填筑全年施工，同时围堰工程量小，投资最省。故推荐全断面围堰枯水期导流方案。

4 导流建筑物设计

4.1 围堰断面设计

围堰为土质围堰，根据《山西省暴雨洪水实用手册》计算，非汛期洪峰流量为左右岸支沟汇合流量，为0.77 m3/s，相应洪水位1 087.8 m。根据地形情况和《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）的规定，堰顶安全超高0.5 m，右侧支沟上游堰顶高程为1 088.3 m，围堰高6.5 m，顶宽3.0 m，长度38 m，迎水面边坡为1∶2.0，背水面边坡为1∶1.5，迎水面采用0.5 m厚编织袋土护坡；左侧支沟利用已有淤地坝，上游迎水面采用0.5 m厚编织袋土护坡，护坡高度1.0 m。

下游围堰依据放空洞20年一遇洪水最大泄量6.3 m3/s，根据复式断面明渠均匀流公式计算得，下游水位为1 071.5 m，下游堰顶高程为1 072.0 m，迎水面边坡1∶2.0，背水面边坡1∶1.5，迎水面采用0.5 m厚编织袋土护坡，顶宽3.0 m，高1.0 m，长16 m。

导流引水管采用DN 800混凝土管，长度255 m，进口高程1 087.0 m，出口高程1 086.5 m，坡度为0.2%。

围堰工程量：土方开挖2 016m3，土方填筑5 868m3，编织袋土405 m3，DN 800混凝土管255 m，围堰拆除4 130 m3。

4.2 围堰稳定分析

上游围堰为均质土围堰，堰前经常性水位约在1 087.8 m，根据规范要求需进行渗流分析和边坡稳定分析。渗透分析计算方法为有限元法，计算程序采用北京理正软件开发公司编制的《渗流计算分析软件》，围堰计算断面为围堰堰体的最大横断面，计算工况为围堰上游高水位与相应的下游最低水位，边坡抗滑稳定分析按瑞典圆弧法计算，计算结果见表1。

表1 上游围堰稳定分析成果

4.3 拦洪渡汛坝高的确定

拦洪标准为20年洪水重现期，经调洪演算，放空洞泄流量为6.3 m3/s，拦洪水位为1 086.47 m，波浪爬高与超高为0.7 m，故坝体拦洪高程为1 087.17 m，坝基高程为1 068.0 m，拦洪坝高为19.17 m。

5 导流建筑物施工

围堰填筑利用放空洞进出口开挖弃料及坝基弃料填筑。在基坑内挖排水沟、集水井，水泵直接往围堰外排水。

堰体填筑采用2 m3挖掘机挖装，15 t自卸汽车运输，74 kW推土机平土，堰体压实采用74 kW拖拉机碾压，局部用蛙式打夯机补夯。

埋设导流引水管开挖采用1 m3挖掘机开挖，推土机推至附近用于回填。回填采用推土机推运，打夯机夯实。

围堰堰体土方填筑每层厚度和碾压遍数应通过现场碾压试验确定。

TU991.34

C

1004-7042（2017）11-0044-02

刘亚平（1973-），男，2003年毕业于太原理工大学水利工程专业，工程师。

2017-09-11；

2017-10-18